核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與可靠性研究.pdf

1、核能是解決現(xiàn)代社會(huì)能源問(wèn)題的一個(gè)很重要的途經(jīng)，而核反應(yīng)堆是可控制地獲得核能的唯一方式；反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)是核電廠反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的組成部分，是反應(yīng)堆穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的有力保障。因此，對(duì)于核電廠反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)自身的可靠性要求是非常高的。 核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)較傳統(tǒng)基于模擬技術(shù)的反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，是核電廠反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。 本文描述了壓水堆核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，分析

2、了目前世界各國(guó)核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，并遵循《核反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)安全準(zhǔn)則》等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求，提出了一種單層通道結(jié)構(gòu)的壓水堆核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)各種試驗(yàn)和計(jì)算，證明了本設(shè)計(jì)方案在各種系統(tǒng)性能指標(biāo)方面的優(yōu)勢(shì)。 本方案所設(shè)計(jì)的數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)和法國(guó)AREVA公司TXS系統(tǒng)基于同一硬件平臺(tái)，是TXS系統(tǒng)的一種技術(shù)創(chuàng)新，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于： (1)本方案將傳統(tǒng)的通道分層結(jié)構(gòu)改變成為單層結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了

3、系統(tǒng)通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)，提高了信號(hào)觸發(fā)的系統(tǒng)極端響應(yīng)時(shí)間； (2)本方案將反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)中兩個(gè)子系統(tǒng)：反應(yīng)堆停堆子系統(tǒng)和專設(shè)安全設(shè)施(ESFAS)子系統(tǒng)分開(kāi)，分別采用兩組處理器模塊進(jìn)行處理，提高了系統(tǒng)的處理速度和運(yùn)算能力； (3)本方案所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的處理器模塊采用了“Master-Checker”對(duì)的結(jié)構(gòu)形式，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效性，進(jìn)一步減少了系統(tǒng)誤觸發(fā)率； (4)本方案所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還采用了冗余線形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行系

4、統(tǒng)通道之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)了通道間數(shù)據(jù)通信連接的路徑冗余，提高了系統(tǒng)的可靠性。 (5)本方案將反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)斷路器子系統(tǒng)的邏輯表決并入反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，減少了系統(tǒng)的內(nèi)部接口，提高了整個(gè)反應(yīng)堆停堆子系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)速度。 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)極端響應(yīng)時(shí)間的分析和計(jì)算，論證了本方案所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在系統(tǒng)響應(yīng)速度方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)通過(guò)處理器模塊CPU負(fù)荷試驗(yàn)和結(jié)果分析，證明了本設(shè)計(jì)方案在系統(tǒng)負(fù)荷方面的可行性。本課題采用一種保守簡(jiǎn)化的可靠性手

5、工計(jì)算方法對(duì)本方案所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和TXS系統(tǒng)進(jìn)行不可用率的估算。估算結(jié)果表明：在同一硬件平臺(tái)上，與TXS系統(tǒng)相比較，本方案所設(shè)計(jì)的數(shù)字化反應(yīng)堆停堆子系統(tǒng)在系統(tǒng)不可用率方面具有較大的優(yōu)勢(shì)；而在專設(shè)安全設(shè)施子系統(tǒng)中，由于優(yōu)選模塊對(duì)系統(tǒng)不可用率的貢獻(xiàn)較大，在兩系統(tǒng)同時(shí)都采用此模塊的情況下，本方案所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在不可用率方面的優(yōu)勢(shì)不十分明顯，但綜合整個(gè)系統(tǒng)性能來(lái)講，本系統(tǒng)還是具有一定的優(yōu)勢(shì)。 最后，本課題對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的可靠性定性